Практическаяработа № 3
Тема:Замер и оценка эргономики расположения панели приборов автомобиля.
Цель:научиться оценивать эргономику и информативность панели приборов транспортногосредства.
Порядоквыполнения практической работы:
1. Ознакомиться с ГОСТ Р 51341-99 «Безопасностьмашин. Эргономические требования по конструированию средств отображенияинформации и органов управления. Часть 2. Средства отображения информации».
2. Замерить углынаблюдения сигнала на выбранном автомобиле и дать оценку установленнымприборам.
3. Определитьсоответствие рекомендуемым требованиям эргономики высоты и толщины линий знаковна выбранном автомобиле.
4. Рассчитать поформуле 1 высоту линий шкалы.
5. Дать общую оценкупанели приборов.
1 Определения
Сигнал: Возбуждение, возникающее при определенномсостоянии или смене состояний средств производства и воздействующее на органычувств оператора — зрительные сигналы (от оптических индикаторов), акустическиесигналы (от акустических индикаторов) или сигналы, воспринимаемые кожей(тактильные индикаторы);
Установка с индикаторами: Установка для представленияинформации, с помощью которой сообщаются видимые, слышимые или ощущаемыесостояния объектов;
Цифровые индикаторы: Индикаторы, представляющие информациюв цифровой форме;
Буквенно-цифровые индикаторы: Индикаторы,представляющие информацию в буквенно-цифровом виде;
Аналоговые индикаторы: Индикаторы,на которых изображено состояние в виде функции длины, угла или другогопараметра. У оптических индикаторов информация может быть представлена в видефункции движения стрелки, длины бруса или сравнимых величин. В акустическихуказателях информация может быть функцией высоты тона или громкости звука. Втактильных индикаторах может быть представлена информация как функция колебанийустановки с индикаторами (частота и амплитуда) или изменения ее положения;
Символы: Буквы, цифры, изображения в видекартинок или их комбинация, которые используются для обозначений на шкалеиндикатора или как средство идентификации самих индикаторов;
Восприятие: Процесс, протекающий в центральнойнервной системе, результатом которого являются сведения об окружающей среде.
Восприятиеявляется динамическим процессом, который зависит не только от свойств сигнала,поэтому возможна неполнота, ненадежность и искажение информации.
Информацияможет получаться из одного или нескольких этапов восприятия: обнаружения,идентификации и интерпретации;
Обнаружение: Процесс восприятия, при которомоператор осознает только наличие сигнала;
Идентификация: Процесс, который отличаетобнаруженный сигнал от других сигналов;
Интерпретация: Комбинация процессов восприятия ипознания, в результате чего выясняется содержание и значение сигнала.
2 Оптические индикаторы
Оптическиеиндикаторы могут применяться для передачи оператору большой информации с разныхнаправлений.
2.1 Расположение индикаторов
Расположениеоптических индикаторов определяется физиологическими и функциональнымисвойствами оператора и необходимостью в беспрепятственном обзоре. В связи стем, что поле зрения оператора ограничено, число одновременно наблюдаемыхиндикаторов тоже может быть ограничено.
5n — ось зрения с полем зрения от 15° до 35° по горизонтали
Рисунок 2 — Задача наблюдения сигнала Следует различать два вида оптических задач: обнаружения (рисунок 1) инаблюдения (рисунок 2). При обнаружении система предупреждает оператора, принаблюдении оператор активно ищет информацию.
/>
/>
Sn — ось зрения с полем зрения от 15° до 35° по горизонтали
Рисунок 2 — Задача наблюдения сигнала
Дляузнавания оптического сигнала при решении задач обнаружения и контроляобозначены три области пригодности в порядке убывающей эффективности: «рекомендуется»,«пригодно», «непригодно». Линии раздела для областей «рекомендуется» и«пригодно» расположены в медиальной плоскости оператора и соответствуютнаправлению взгляда, как представлено на рисунках 1 и 2. При решении задачобнаружения направление взгляда зависит от центра внимательности. Длявыполнения задач контроля индикаторы должны располагаться вдоль линии зренияниже горизонтали, если известно, что это удобнее для оператора. Углы А, В и С, указанные нарисунках, дают общие рекомендации по эргономике. Предполагается, что операторимеет нормальное зрение и может занимать напряженное и стабильное положение(предпочтительно сидячее) вблизи индикаторов.
Таблица1 – Области пригодности сигналаОбласть пригодности Применение А — рекомендуется Диапазон следует применять, где это возможно В – пригодно Диапазон следует применять, если рекомендуемый диапазон не может быть применен С – непригодно Диапазон применять не следует
Оптическиеиндикаторы должны соответствовать областям пригодности «рекомендуется» и«пригодно», если конструктором не предусматриваются компенсаторныевспомогательные меры.
Имимогут быть дополнительные индикаторы или другие приспособления, которые нетребуют большого изменения положения корпуса оператора. Область «непригодно»должна применяться только для индикаторов, не вызывающих сомнения в надежностипроизводственных сигналов.
Еслидля правильного пользования индикаторами имеет значение способность оператора кразличению цветов, то применение области «пригодно» должно быть уменьшено, т.к. центральное поле зрения, где воспринимаются краски, меньше, чем поле зрения,где воспринимается белый цвет.
2.2 Функциональные взаимодействия оператора с индикаторами
Вобщем случае различаются два типа этих взаимодействий. При одном типе операторнаходит и наблюдает индикаторы. При другом типе внимательность потребителявозбуждается сигналом индикатора (например, предупредительное мигание илинормализованная тональность) или оператора предупреждают сигналы от одного илимногих индикаторов (например, комбинация оптических и акустическихиндикаторов), или потребитель предупреждается, что по состоянию системы ондолжен повторить проверку индикаторов.
Вобоих типах функциональных взаимодействий наиболее часто используемые и/иливажнейшие индикаторы должны непременно находиться в области естественной линиивзгляда оператора (область А). Индикаторыменее важной информации должны размещаться в направлении внешних полей зрения(область В или, при необходимости, область С).
Конструкциядолжна предусматривать условия для повышения эффективности в достижениивнимательности к индикаторам тревоги или предупреждающим индикаторам. Посколькусистема зрительного восприятия человека чувствительна к изменениям в видимомокружении, конструктор может, например, для предупреждения пользователяприменить индикаторы с мигающим светом, так как их меняющееся состояние будетсразу зафиксировано. Мигающий свет должен иметь небольшую яркость, чтобыисключить репродуцирование в глазах оператора. Предпочтительно в качестве альтернативысовместить акустический индикатор с оптическим индикатором постоянного свеченияс малой силой света.
2.3 Факторы окружающей среды
Важнейшимифакторами окружающей среды являются освещение и вибрация. При примененииуказателей особое значение следует придавать компенсации возможныхотрицательных последствий. Освещенность мест с пассивными (не имеющимисобственного освещения) индикаторами должна быть не менее 200 лк. Там, где этоневозможно, должны быть приняты компенсирующие меры, как, например, увеличениесообщаемой информации, местное освещение или активное освещение (индикаторы ссобственным освещением). Тени с резкими контрастами или отражения мешаютвосприятию и должны быть исключены. Поэтому осветители в помещениях, которыемогут вызвать отражения от индикаторов, должны быть снабжены козырьками. Вкачестве компенсирующих мер допускается использовать поверхности индикаторов,не дающие отражение, и индикаторы, расположенные под углом. Источники светадолжны обеспечивать отличие цветных элементов индикаторов от заднего плана.
Напроизводительность считывания могут влиять постоянные или ударные вибрации,которые могут влиять на индикаторы, на оператора или на обоих. В цифровыхиндикаторах вертикальные вибрации с низкой частотой (от 1 до 3 Гц)приводят к большим ошибкам отсчета, которые, начиная от ускорений более 5 м/с2,растут прямо пропорционально росту ускорений.
Причастотах от 3 до 20 Гц ошибки отсчета увеличиваются. Если оператор и индикаторыподвергаются синфазной вертикальной вибрации, то при частотах ниже 3 Гц этомало влияет на ошибки отсчета, а при больших частотах ошибки заметновозрастают.
Причастотах от 3 до 20 Гц и ускорениях свыше 5 м/с2 ошибки уменьшаются,и существует линейная зависимость между этими параметрами. Многократные синусоидальныевибрации вдоль одной оси вследствие появляющегося явления интерференции могутвызвать ошибки отсчета. Вибрация по двум осям может привести к вращательномудвижению. Ошибки отсчета и время отсчета увеличиваются с ростом частоты.
Компенсирующиемеры:
1. высокаяосвещенность индикаторов, чтобы увеличить контраст по отношению к нормальномууровню;
2. ширина штриха на индикаторе в направлении вибрации должнасоставлять от 5 до 7 % его высоты;
3. синхронность частоты вибрации индикатора и оператора.
2.4 Другие условия, облегчающие обнаружение сигнала
Долженбыть обеспечен свободный обзор индикаторов во всех рабочих положениях и длявсех антропометрических характеристик потребителей. Для лучшего узнаванияпредпочтительно черно-белое изображение. При большой плотности знаков или, еслиоператор ищет определенную информацию, могут помочь цветные индикаторы.Обрамление определенным цветом взаимно связанных индикаторов проясняет связьмежду ними (МЭК 61310-1 и МЭК 61310-2).
2.5 Требования к идентификации оптическихиндикаторов
Вовсех нормальных и опасных ситуациях должно быть обеспечено качество изображенийна индикаторах: контраст должен быть по возможности большим и возможностьошибки в выборе индикатора (или его частей) должна быть уменьшена путем примененияразличных цветов и шрифтов или с помощью других мер.
Контрастмежду знаками, буквами, цифрами, стрелками, линиями и задним фоном, и ближайшимокружением должен обеспечивать считываемость и различимость. Должны быть учтеныскорость и точность восприятия, требуемые производственным заданием. Согласнотребованиям для светящихся (активных) индикаторов соотношение контрастов должнобыть минимум 3:1. Рекомендуется соотношение 6:1. Стеклянное покрытие светящихсяиндикаторов не должно так сильно отражать свет других источников, чтобывыключенный индикатор выглядел как включенный и усложнялся отсчет (это значит,что отношение контрастов отраженного света и общего освещения должно быть повозможности минимальным).
2.6 Символы индикаторов
Длябукв и цифр рекомендуются простые и преимущественно известные формы. Решающимявляется исключение возможности перепутать отдельные обозначения (например В и8, 6 и 5). Поэтому семисегментные индикаторы пригодны только для случаяцифрового изображения информации. По условиям восприятия пригодны 5 х 7 и 7 х 9 точечныерастры, причем предпочтительнее более крупные растры. Пиктограммы должны иметьпростую форму и легко идентифицироваться и интерпретироваться потребителем.
Нарисунке 3 даны основные сведения о размерах знаков и пропорциях. Следует иметьв виду, что расстояние между глазом и знаком d являетсятолько одним из решающих факторов, определяющих размеры знака. На выборразмеров знаков влияют совместно освещение и контрастность между знаком изадним планом и читаемость знака.
/>
Рекомендуемыевысоты знаков h обеспечиваются при угле б, равном18є-22є; допустимые высоты знаков обеспечиваются при угле 15є—18є. Высота знакапри угле б менее 15є недопустима. Рекомендуемые размеры знаков могут бытьрассчитаны приблизительно:
- рекомендуемый диапазонширины знака W составляет от60 до 80 % высоты знака. Если поверхность индикатора закруглена и угол зренияне является прямоугольным, то ширина знака должна составлять 80—100 % еговысоты. Ширина знака менее 50 % его высоты недопустима;
- приемлемые диапазоны толщинылинии знака S приведены втаблице 2;
- рекомендуемое расстояниемежду буквами от 20 до 50 % ширины знака, а между словами от 1 до 1,5 ширины знака.
Таблица2 – Пригодность толщины линий, составляющей знакТип указателя Толщина линий в процентах от высоты знака Степень пригодности Позитивное изображение Негативное изображение Активные индикаторы От 17 до 20 От 8 до 12 Рекомендуется От 14 до 12 до14 Пригодно От 12 до 14 до 15 Условно пригодно Пассивные индикаторы От 16 до 17 От 12 до 14 Рекомендуется От 12 до 17 до 20 > 16 до 18 Условно пригодно
Позитивное изображение: темные знакина светлом заднем плане I Негативное изображение: светлые знаки на темномзаднем плане. При особо благоприятных условиях дня обзора.
Для автомобиля ВАЗ 2109 W=7 мм, S=0,7 мм.
Вывод: толщиналиний и размеры знака пригодны.
3 Цифровые индикаторы
Оформлениецифр и их контраст с задним планом должны соответствовать следующимрекомендациям. В механических цифровых индикаторах (цифры нанесены по периметрувращающихся шкал) рекомендуется, чтобы цифры были полностью, а не частичновидны в прорезях при вращении шкал (например при холостых движениях).
Цифровыеиндикаторы малогабаритны и имеют большую емкость цифр, поэтому применение ихпредпочтительнее. При большом количестве цифр ошибки отсчета могут бытьуменьшены путем объединения цифр в маленькие группы. Группа должна содержатьдве или три цифры, т. к. большее их число в группе не облегчает интерпретациюиндикатора.
4 Аналоговые индикаторы
Отметкина индикаторах (например стрелка, указатель уровня жидкости) должны быть всегдавидны и в тех случаях, когда они выходят за пределы шкалы. Рекомендуетсяприменение индикаторов с движущейся стрелкой и неподвижной шкалой. На рисунке 4представлены рекомендуемые направления движения стрелок индикаторов дляуменьшающихся и увеличивающихся значений. Нулевое значение должно бытьрасположено так, чтобы увеличение вызывало движение по часовой стрелке иливверх, а уменьшение вызывало движение против часовой стрелки или вниз.
/>
Рисунок4 — Направления движения стрелок
4.1 Выбор шкал для аналоговых индикаторов
Дляполучения хорошего восприятия и уменьшения ошибок отсчета, нужно принимать вовнимание размеры шкал, разметку, оцифровку и конструкцию отметчиков. Размерыэлементов шкалы должны зависеть от ее удаленности и освещения. В таблице 3 данырекомендации по размерам элементов шкалы для разной освещенности при типовомрасстоянии до индикатора 700 мм.
/>
Для других расстояний размеры рассчитывают по формуле
x=d tg (б/60) (1)
Для ВАЗ 2109 x=55* tg (17/60)=0,27 мм.
где х — размеры от А до G по таблице 3, мм; d — расстояние между шкалой и глазом, мм; б — угол зрения.
Примечание — Для приблизительных расчетов х можно определитькак
dЧ(L/700) (2)
где L определяетсявыбором соответствующих значений от А до G по таблице 3, а расстояние до объекта равно 700 мм.
Таблица 3 – Размеры линий отметки на шкале при большой ималой освещенности при расстоянии до объекта 700 ммОбозначения по рисунку 5 Большая/нормальная освещенность Малая освещенность, Деление шкалы является важным средством улучшенияидентификации значений шкалы Деления должны соответствовать требуемой точностиизмерений и точности передачи информации. Трехступенчатое деление больше недолжно применяться (длинные, средние и короткие линии) Между двумя длиннымилиниями нельзя размещать более четырех средних линий (т. е. пяти промежутков) иболее четырех коротких линий (т. е. пяти промежутков) между двумя среднимилиниями. Кратность между двумя короткими линиями может быть 1, 2, 5, 10. Возможностьидентификации при различных способах деления не всегда удовлетворительна. Нарисунке 6 даны примеры правильного деления шкал.
/>
Недолжно быть интерполяции шкалы между двумя короткими линиями. Если она все-такинеобходима, то требуемая точность не должна быть более одной пятой интервала иинтервалы должны быть увеличены.
Формаи размер цифр должны соответствовать требованиям. Применяемые знаки во всехположениях шкал должны занимать вертикальное положение и не должны закрыватьсястрелками. Знаки должны располагаться на участке шкалы, который не закрываетсястрелкой.
Междудвумя оцифрованными линиями должно быть не более девяти неоцифрованных.
Конецстрелки должен быть симметрично заострен и должен доходить только до основаниялинии. Для исключения ошибок параллакса середина круглой шкалы должна бытьутоплена. Параллаксы должны быть минимизированы, чтобы обеспечить правильноесчитывание даже при не идеальном угле зрения.
Диапазонышкал должны быть выбраны таким образом, чтобы они соответствовали диапазонамизмерений. Например, на рисунке 7 при диапазоне измерений от минус 5 до плюс 5,справа показана рекомендуемая шкала, а слева — непригодная.
/>
5 Выбор индикаторов для различных задач
Выбориндикаторов зависит от их применения, особенно в части главной задачи. Припользовании индикатором допускается проводить три вида наблюдений, которыечасто требуются одновременно:
a) считывание измеряемого значения;
b) контрольное считывание;
c) наблюдение за колебаниями измеряемой величины.
Считываниеизмеряемого значения (количественное наблюдение) является задачей восприятия,при котором понимается показанное значение. При этом предполагается, чтоскорость изменения значения достаточно мала, чтобы считывание было точным. Вдискретных индикаторах цифры не должны меняться более двух раз в секунду.
Контрольноесчитывание является задачей, при которой за короткое время проверяется,соответствует ли показанное значение заранее установленному или находится лизначение внутри поля допуска.
Принаблюдении за колебаниями измеряемого значения определяется направление искорость изменения значения. Этот вид наблюдения является типичным для задачиуправления.
Не все индикаторы пригодны длярешения всех упомянутых задач восприятия. В таблице 4 даны рекомендации поприменению индикаторов для различных задач восприятия. С ее помощью можновыбрать индикаторы, минимизирующие ошибки восприятия и обеспечивающие быструюидентификацию, что облегчает правильное решение задачи восприятия.
Таблица 4 — Пригодность оптических индикаторов для различныхзадач восприятия
/>
Выбор горизонтальных или вертикальныхлинейных шкал определяется совместимостью с видом управляющего движения,изменяющего измеряемые величины. Если, например, измеряемой величиной являетсяуровень, то рекомендуется вертикальная шкала. Если управление движениемосуществляется в горизонтальной плоскости (влево и вправо), то должнаприменяться горизонтальная шкала. Если управление движением осуществляется ввертикальной плоскости (вверх и вниз), то должна применяться вертикальнаяшкала.
5.1 Группировка индикаторов
Для того, чтобы по возможностиупростить обнаружение аномальных состояний, индикаторы должны быть расположенытак, чтобы в нормальном состоянии все стрелки имели одинаковое угловоеположение (рисунок 8). Рекомендуется применять интегрированные аналоговыеиндикаторы (рисунок 9). Аналоговые индикаторы особенно пригодны для объединенияразличных шкал для одновременного считывания показаний и повышения реакции.
/>
Принеобходимости считывания показаний в заданной последовательности или, еслииндикаторы связаны с пронумерованными машинами, они должны располагаться в томже порядке, слева направо и сверху вниз на приборном щите.
5.2 Требования к интерпретации оптическихиндикаторов
Интерпретацияопределенного наблюдения определяется как функция наблюдения в контекстезадачи. Люди могут интерпретировать информацию от индикаторов различным образомв зависимости от выполняемой задачи, намерения при считывании показаний(например в опасных ситуациях или при нормальной работе), опыта и тренировки.Очень трудно разрабатывать индикаторы без детальных знаний условий их работы.Анализ задачи может дать требуемые данные и индикаторы должны разрабатыватьсяна основе этого анализа.
Важно,чтобы конструктор обеспечил оператору быструю, надежную и правильнуюинтерпретацию индикаторов с помощью одного или всех следующих мероприятий:
a) сигнал должен быть простейшим, чтобы обеспечить правильное решениеоператора (например, индикаторы с двумя состояниями ВКЛЮЧЕНО/ВЫКЛЮЧЕНО);
b) по возможности выбирать индикаторы с двумя состояниями,которые дают простейшую качественную информацию (например,ПУСТО/НИЗКО/НОРМАЛЬНО/ВЫСОКО/ПОЛНО);
c) в случае, если указанная в перечислениях а) или b) информацияне достаточна, должны быть выбраны индикаторы, выдающие количественнуюинформацию (например, температуру в градусах Цельсия, давление в паскалях);
d) при выборе методики согласно перечислению с) число делений нашкале должно быть по возможности минимальным, но в пределах необходимого дляобеспечения эффективного управления;
e) при выборе методики согласно перечислению с) дляидентификации критических показаний следует применять окраску шкал,механические отметки. Например, для того, чтобы отметить нормальныепроизводственные границы, должны применяться отметки нижней и верхней границ;
f) для подчеркивания взаимодействия индикаторы, связанныефункционально или в ходе процесса, должны быть сгруппированы.
Вывод: эргономикирасположения панели приборов автомобиля ВАЗ-2109 удобна для водителя. Возможенлёгкий контроль за индикаторами, они легко различимы и хорошо видимы, в случаезагорания индикатора водитель сразу способен заметить это.